ADSL宽带接入技术及应用（2）

　　5　ADSL线路编码与调制技术

　　ADSL传输系统中使用的线路编码和调制技术主要有两种相互竞争、互不兼容的ADSL调制编码技术，每种线路编码和调制技术都有其各自的代表产品。一种是被美国国家标准ANSI　T1.413、欧洲电话标准ESIETR　328以及ITU　G.992采用的离散多音频(DMT)线路编码技术。另一种是市场上广泛使用的无载波调幅/调相(CAP)技术。CAP类似于QAM，QAM与CAP线路编码均属于单载波线路调制技术。CAP由QAM编码技术发展而来，其调制效率或频带利用率也与QAM相同。QAM是两个正交的载波经调制后相加。而CAP的正交化是将数字信号通过两个相同幅频特性但有k/2相差的横向带通数字滤波器来完成。滤波器的输出相加后经过D/A转换进行传输。接收端采用“软判决”技术对信号进行解调，再用判决前债均衡器对电缆芯径变化和桥接抽头进行适配。CAP采用二维线性码，并结构栅格码以减少近端串音。

　　DMT线路编码属于正交频分复用方式的多载波线路调制技术。DMT首先对数字信号进行IFFT变换，相当于把信号调制到多个正交载波上，接受端对其进行FFT变换即可接受原信号。ANSI　T1.413为ADSL传输系统定义了256个载波，每个载占用4.3125kHz的线路模拟频带，并且每个载波均使用QAM线路编码。因此在理想情况下，QAM、CAP和DMT三种线路编码的调制效率是相同的。DMT线路编码的每个载波通常补称为一个Tone，ADSL上行传输通道可征用几十个Tone，而下行传输通道则可征用两百多个Tone。从理论上看，每个Tone的传输设计能力应该相当甚至大于一个V.34话音Modem的数据传输能力。此外为了更好地抑制脉冲噪声，DMT采用了Reed　Solomon前向纠错码和栅格码技术。

　　由于CAP信号传输占用全部信道带宽，所以频域和时域噪声都会对它造成影响。DMT的每个很窄的子信道频带内的电缆特性可以近似认为是线性的，因此脉冲混叠可以减至最低程度。在每个子信道内传送的比特率可以按该信道内信号和噪声的大小自适应地变化，故DMT技术可自动避免工作在干扰较大的频段。

　　DMT和CAP技术都可以实现速率的自适应调整，这就是RADSL。不同的是DMT可以从64kbps开始32kbps的间隔平滑递增。而CAP只能从640kbps开始作较粗糙的调整。

　　与CAP方式相比，DMT具有许多优点。在ADSL标准化过程中，DMT调制方式比CAP方式获得了更广泛的支持。DMT对线路信号衰减的适应能力较强，由于DMT线路编码中每个载波的数据传输能力可以根据该载波所在频段的信噪比进行自动调节，因此比较容易适应宽频宽模拟传输信号在市话双绞线路上出现的非均衡衰减。带宽利用率更高，DMT技术可以自适应地调整各个子信道的比特率，可以达到比单频调制高得多的信道速率。可实现动态带宽分配，DMT技术将总的传输带宽分成大量的子信道，这就有可能根据特定业务的带宽需求，灵活地选取子信道的数目，从而达到按需分配带宽的目的。由于线路编码调制效率的调整可以在各个载波内进行，DMT的线路自适应调整的步长可以较小。DMT具有很强抗脉冲噪声和窄带噪声干扰能力，根据傅立叶分析理论，频域中越窄的信号其时域延续时间越长，DMT方式下各子信道的频带都非常窄，因而各子信道信号的时域中都是延续时间较长的符号，故可以抵御短时脉冲的干扰;如果线路中出现窄带噪声干扰，可以直接关闭被窄带噪声覆盖的几个信道，系统传送性能不会受到太大影响。

　　从性能上看，DMT是比较理想的编码调制方式，信噪比高、传输距离远，或同样距离下传速率较高。但DMT也存在一些问题，比如DMT对某个子信道的比特率进行调整时，会在该子信道的频带上引起噪声，对相邻子信道产生干扰，而且比CAP实现复杂。为得到更广泛的应用，DMT应该很好地解决其存在的问题，使优势充分发挥出来。

　　6　ADSL技术的发展趋势

　　从理论上说ADSL系统中数据信号和话音信号占用法同频带传输，但由于电话设备的非线性响应，高频段的ADSL信号会干扰电话业务;同样，电话信号也会干扰数据信号。所以，ADSL系统必须在用户端安装防止数据信号和电话信号互相干扰的分离器，而且安装工作必须由专业技术人员完成，这一定程序上影响了ADSL技术的普及。

　　为更好地适应市场线路的特点并使ADSL技术得到广泛的应用，ADSL　Modem的使用应该象传统的话带Modem那样简单，将电话线插入即可使用。这促使了一种ADSL标准的产生：ITU-T于1998年10月制定了轻便型无话音数据分离器的G.992.2(又称G.Lite)标准。G.Lite　Modem的价格比ADSL　Modem便宜，支持T1.413标准的ADSL设备可通过软件升级支持G.Lite。目前由世界上主要的电信公司和康柏、英特尔和微软等计算机公司组成了UAWG　(Universal　ADSL　Working　Group)，其目的是开发出符合G.Lite标准支持即插即用的Modem。得到广泛支持的G.Lite标准将会很快普及。

　　ADSL　G.Lite的设计思路主要有两点。首先，通过降低下行数据通道的传输速率及调制频带内模拟传输信号所占用的频带宽度来获得系统较长的传输距离，从而使ADSL接入系统具有普遍的市话电缆收容率;其次，通过在ADSL接入系统用户端实现无话音分离器的数据传输，简化用户端的设备安装，甚至即插即用，并大大节省ADSL设备的安装费用。ITU-TG.992.2标准草案定义的ADSL　G.Lite传输设备的下行数据通道最大设计容量为1.536Mbps，上行数据通道的最大设计容量为512kbps。

　　G.Lite标准支持传输速率的自适应。它的数据率不仅和传输距离有关，而且和室内的布线情况以及所连接的电话设备有关。在良好的环境中，当下行速率1.5Mbps、上行速率384kbps时可以传输18000英尺，并且限制传输速率低于该值。

　　为避免G.Lite　Modem影响电话设备，当G.Lite　Modem标准到电话摘机时即将发送功率减小，同时传输速率也要相应减小。用户挂机后，发送功率和传输速率又会恢复。因此，除非能确信传送时不使用电话，否则最好不要使用ADSL　Modem传送需要保证比特率的业务。G.Lite的产生并不是对高速ADSL技术的否定，实际上G.Lite的产生是为了更好地引导用户进入高速铜线传输世界。当用户感到需要比G.Lite更高的传输速度时，即使用其它高速ADSL技术。

　　7　ADSL用户接入网络技术

　　由于ADSL接入系统要求为用户提供高速的数据接入业务，因此接入系统本身必须适应骨干数据网络和用户数据网络的技术要求。目前的ADSL接入设备已远远超出了传统意义上传输设备的范畴而成为网络设备的组成部分。当今基于IP技术的数据业务已成为网络应用发展的主流，中国公众多媒体通信网(169网)采用了ATM的传输模式。如何利用ADSL接入技术将用户数据网络系统接入ATM宽带数据骨干网络，并且最终向用户提供基于IP技术的各种数据业务是目前电信部分建设ADSL接入网络的关键。基于ADSL的宽带网络系统如图2所示。目前ADSL用户接入系统设备的网络传送模式主要有两种：一种是Packet传送模式;一种是ATM传送模式。

　　7.1　Packet传输模式

　　采用Packet传送模式的ADSL接入系统中，局端DSLAM设备的上行链路数据接口和用户端RTU设备的用户数据接口均为目前流行Ethernet以太网接口。ADSL传输系统承载的传判断数据格式通常可根据局端和用户端设备的功能变化而分别采用可变长度的第二层以太网帧或第三层IP包。采用Packet传送模式的ADSL数据接入网络结构有时也被称为Data　Centric结构。DSLAM的上行Ethernet接口经ATM边缘路由器接入ATM宽带数据网，同时接入系统中数据通道的IP路由也由该路由器来解决。因此ATM边缘路由器应考虑在ADSL接入网络的建设成本之中。ADSL接入设备的网元管理系统要求支持采用IP协议的远程配置和监视访问，而考虑到网元管理系统的安全性，　用户数据传送的网段和网元管理系统所在网段应在IP路由上分开。随着ADSL接入系统规模的增长和ADSL数据用户需求的增多，ATM边缘路由器在提供相应增长的Ethernet端口数量的同时，还应具备Ethernet交换的功能，而在用户侧的RTU设备也应具备连接大型企业用户域网和IP路由的能力。

　　7.2　ATM传输模式

　　采用ATM传送模式的ADSL接入系统中，局端DSLAM设备上行链路的数据接口通常为标准的ATM接口，并可直接或通过本地传输网络与ATM交换机相连。ADSL传输系统承载的传送数据格式为ATM信元。而接入系统的用户端RTU设备上通常可提供ATMF25.6M或Ethernet　10M的应用接口。采用ATM模式的ADSL数据接入的网络结构有时也被称为Telecom-Centric结构。由于局端DSLAM设备通常在数据传送通道上仅支持单纯的ATM交叉和复用功能，ADSL接入系统中数据通道的IP路由仍需由连接在ATM交换网上的边缘接入路由器来解决，因此ATM接入路由设备也应考虑在ADSL接入网络的建设成本之中。ADSL接入设备的网元管理系统EMS要求支持采用IP协议的远程配置和监视访问，并可直接通过ATM接口或通过Ethernet接口经ATM路由设备与ATM宽带网络相连。由于目前这种EMS系统通常使用专用的PVC(Permanent　Virtual　Circuit)与被管理网元连接，因此系统具有较好的安全性。随着ADSL接入系统规模的增长和ADSL数据用户需求的增多，接入系统用户侧RTU设备还应具备连接大型企业用户局域网的IP路由功能或支持用户侧路由器的能力。

　　8　发展ADSL存在的问题

　　ADSL技术具有许多优越性，但我们同样要一分为二。目前ADSL的技术仍控制在少数国外大公司手中，这种情况可能造成技术垄断。一些Web服务器的性能还远远不能与ADSL所提供的带宽相适应。两大主流标准CAP和DMT都有支持自己的生产厂家，标准暂时不能统一。

　　由于ADSL方案以现有的电话双绞铜线为接入线路，而电话线毕竟是为打电话而设计的，其传输质量和可靠性无法与现代通信电缆相比。例如，它需补偿和克服比语音传输更大的衰减和串音(近端串音和远端串音)，并且电话线从用户处直接通到电信局的结构使它更易受到外界干扰。因此要获得比较满意的ADSL传输性能，　除ADSL设备性能之外，运营商需要提供高质量的线路。因为ADSL设备可以自适应选择传输速率，当线路不能满足要求时，传输速率就行不到保证。因此，在开始ADSL业务之前，要对线路进行测试和优化，如测试环路长度、环路电阻、环路损耗是否可接受，定位并去影响高速传输的加感线圈和桥分点，对线路误码率进行测试等。

　　总之，各种数据业务对传输速率提出越来越高的要求以及世界上各大公司对G.Lite标准的致认可，将极大地推动ADSL技术的发展和应用，而发展我国自己ADSL设备和业务也将成为未来研究的一个热点。